JP2014059526A - 画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 レーザ光を走査ミラー6の揺動により垂直走査及び水平走査して画像を投影する画像表示装置において、走査制御部13が、投影画像の上側と下側との長さが相違する歪みに対して、当該短くなる側の走査ミラーの水平走査振れ幅を当該長くなる側に比べて相対的に大きくする。また、走査制御部13は、画像の上側から下側への垂直走査と、画像の下側から上側への垂直走査とに切り替えて、走査ミラー6を動作させる。
【選択図】 図1
Description
このような画像表示装置は、レーザ光を垂直及び水平走査して画像をスクリーンなどの投影面に投影する。
このような投影画像の歪みに対して、これを補正する方法が種々考えられている。
この装置は、線間隔、画像ポイント密度を再計算し、再計算された線間隔及び画像ポイント密度で画像を表示している。
このシステムは、あらかじめ歪めた画像がプロジェクタを介してスクリーンに投影されたときに、光学的歪み及び幾何学的歪みが除去されるようにしている。
この装置は、スキャンラインの長さを調整することにより画像歪みを補正している。
したがって、走査ミラーの水平走査振れ幅を制御することで、投影画像の短くなる側を長くなる側に比べて長くする、投影画像の長くなる側を短くなる側に比べて短くする、これらを組み合わせるなどといった方法で、投影画像の歪みを補正することができる。
したがって、水平走査の制御に応じて、垂直走査をそれに適した方向とすることができる。
例えばMEMS(Micro Electro Mechanical System)型などの走査ミラーでは、デバイスの印加電圧/電流の上限や、ドライバゲインの制限などにより、一般的に振れ幅を大きくするより小さくする方がレスポンスが良い特性を有するが、画像フレーム走査のブランキング期間において走査ミラーの水平走査振れ幅をレスポンス良く制御することができる。
また、本発明では、投影画像の映像データの転送順を垂直走査方向に応じて変更する映像処理部を備えた態様とすることができる。
また、本発明を構成する走査制御部、映像処理部などの機能部は、電子部品を用いた回路構成とすることができる他、コンピュータハードウエアとソフトウエアを用いて、ソフトウエアをコンピュータハードウエアが実行することで構成される機能モジュールとして構成することができる。
なお、MEMSミラーは、駆動電流波形信号に応じてレーザ光を反射するミラーがX軸方向及びY軸方向(水平走査方向及び垂直走査方向)へ走査駆動される装置である。
レーザプロジェクタ1は、レーザ発光部であるB、G、Rの各レーザ光源2a〜2cが発光した青、緑、赤の各色成分のレーザ光を、光学素子3〜5による光学部で合成した上で、スクリーンや壁などの投射面Aに投影することによって、入力映像信号に応じたカラー画像を投射面A上に表示する。
映像処理部9は、入力映像信号(映像信号及び同期信号等)に基づいて、所定の時間間隔で映像データをレーザ制御部10に転送し、これにより、レーザ制御部10は所定の走査位置における画素情報を得る。この映像データ転送処理では、映像処理部9は、走査ミラー制御部8から水平/垂直同期信号(HSNC、VSNC)として入力される水平走査位置及び垂直走査位置の情報に応じた順序で、映像データをレーザ制御部10に転送する。
本例では、発光されたレーザ光を検出するためにダイクロイックミラー4で反射された合成光を検出する光検出器12が設けられており、光検出器12はレーザ制御部10に接続されて、検出したレーザ光の光量(階調)をレーザ制御部10に出力する。レーザ制御部10は、光検出器12から入力された光量に基づいて、走査位置における画素情報と比較して正しい階調か否かを判断するとともに、正しい階調でない場合には、正しい階調になるように各レーザ光源2a〜2cの出力を調整する。
各レーザ光源2a〜2cは、レーザドライバ11から発振しきい値電流以上の電流が供給された場合にレーザ光を発光出力し、供給される電流値が大きくなるに従って光量(輝度)の大きいレーザ光を出力する。また、各レーザ光源2a〜2cは、発振しきい値電流未満の電流が供給された場合には、レーザ光の出力を停止する。
走査ミラー制御部8は、水平/垂直同期信号に基づいて、走査ミラードライバ8を駆動信号により制御し、走査ミラー6は、走査ミラー制御部8による制御に基づいて、投影範囲全体にわたってジグザグに水平及び垂直方向で走査変位をして、レンズ5から入射された合成光を反射し、これによって、スクリーンAにカラー画像を投影させる。
なお、走査制御部13による制御の詳細は、図3〜図8に基づいて後述する。
内外のフレーム6d、6fを介して基板6aに取り付けられたミラー6bの反射方向は、内回転軸6eを軸心とした内フレーム6fの回転量(振れ角)と、内回転軸6eと直交する外回転軸6cを軸心とした外フレーム6dの回転量(振れ角)とに基づいて一義的に特定される。
また、基板6aの外側には、2セットの永久磁石対6j〜6kが互いに直交して配置されている。一方の永久磁石対6jは、外回転軸6cの軸線方向においてN極とS極とが対向して配置されており、他方の永久磁石対6kは、内回転軸6eの軸線方向においてN極とS極とが対向して配置されている。
まず、電極6iに水平走査用の駆動電流を供給した場合、この駆動電流が流れる内コイル6hと、一方の永久磁石対6jとの間に生じた電磁力によって、ミラー6bが内回転軸6e周りに揺動する。そして、この揺動周期の1/2に相当する1水平走査期間において、レーザ光源2a〜2cから経時的に出射された1水平方向分のレーザ光を順次反射することによって、投射面50上に1水平走査ライン分の画像が投射・表示される。
すなわち、走査ミラー制御部8が走査ミラードライバ7から供給する水平走査用の駆動電流を制御することで、ミラー6bが内回転軸6e周りに揺動する振れ角を変更するにより、水平走査ラインの幅が変更される。
すなわち、走査ミラー制御部8が走査ミラードライバ7から供給する垂直走査用の駆動電流を制御することで、ミラー6bが外回転軸6c周りに揺動する開始点を変更して、投影画像の上側から下側への垂直走査と、投影画像の下側から上側への垂直走査とに変更される。
例えば、同図(a)に示すように、水平走査のミラー振れ角を画像の上部で縮め下部で拡げることにより、台形輪郭に歪んでいる画像を矩形輪郭に補正する。
また、例えば、同図(b)に示すように、水平走査のミラー振れ角を画像の上部で縮めることにより、台形輪郭に歪んでいる画像を矩形輪郭に補正する。
また、例えば、同図(c)に示すように、水平走査のミラー振れ角を画像の下部で拡げることにより、台形輪郭に歪んでいる画像を矩形輪郭に補正する。
例えば、図3(d)に示すように、1フレーム走査の時間ととも、垂直走査位置(VPOS)を下げることで画像を上側から下側へ垂直走査し、水平走査のミラー振れ角(H−MEMS走査角)を徐々に大きくして走査ラインを長くすることにより、描画する画像を歪みと逆の台形輪郭として、投影画像を矩形輪郭に補正する。
すなわち、走査制御部13の制御により、投影画像の上側が下側より長い歪みに対して、下部の走査ミラーの水平走査振れ幅を上部に比べて相対的に大きくする。
例えば、同図(a)に示すように、水平走査のミラー振れ角を画像の上部で拡げ下部で縮めることにより、台形輪郭に歪んでいる画像を矩形輪郭に補正する。
また、例えば、同図(b)に示すように、水平走査のミラー振れ角を画像の下部で縮めることにより、台形輪郭に歪んでいる画像を矩形輪郭に補正する。
また、例えば、同図(c)に示すように、水平走査のミラー振れ角を画像の上部で拡げることにより、台形輪郭に歪んでいる画像を矩形輪郭に補正する。
例えば、図4(d)に示すように、1フレーム走査の時間ととも、垂直走査位置(VPOS)を上げることで画像を下側から上側へ垂直走査し、水平走査のミラー振れ角(H−MEMS走査角)を徐々に大きくして走査ラインを長くすることにより、描画する画像を歪みと逆の台形輪郭として、投影画像を矩形輪郭に補正する。
すなわち、走査制御部13の制御により、投影画像の下側が上側より長い歪みに対して、上部の走査ミラーの水平走査振れ幅を下部に比べて相対的に大きくする。
すなわち、走査制御部13は、投影画像の上側と下側との長さが相違する歪みに対して、当該短くなる側の水平走査ラインの幅を当該長くなる側に比べ長くなるように制御している。
そして、このように1フレームの走査において、水平走査線(振れ幅)が相対的に小さくなる側から大きくなる側へ垂直走査することにより、ブランキング期間において、次のフレームの走査開始点に復帰するミラーの動作は、水平走査振れ幅を縮小する動作となる。
なお、垂直走査の方向を変更することに応じて、投影画像が反転しないように、映像処理部9は各フレームの映像データの転送順を逆にする。
画像フレーム間のブランキング期間は投影画像を鮮明にするなどのために極く短い期間に設定されるが、本例では、この短時間のブランキング期間において、MEMS走査ミラー6を支障なく走査動作させることができる。
例えば図7(a)(b)に示すように上部拡がりに歪んでいる投影画像を補正する場合、同図(b)に示す走査の各期間(t0、t1、t2)では、AM変調、PWM変調、FM変調、間欠信号の例を表す同図(c)〜(d)に示すような駆動信号を生成して、走査ミラー6の水平走査を制御する。
このため、垂直走査走行は、水平走査振れ角を拡大変動させる期間に縮小変動させる期間よりも多く時間が割り当たるように決定するのが好ましい。具体的には、ブランキング期間を含めた1フレーム期間中の目標走査振れ角の変化を調査し、変化が大きいところで縮小変動するように垂直走査方向を決定する、あるいは、単純に、画像を無補正時の走査線幅に応じてブランキング期間中に縮小変動させるように決定すればよい。
本発明は、ブランキング期間で走査ミラーの水平走査角を拡大させる態様も含むものであるが、走査制御部13は、走査ミラー制御部8から得られる走査情報に基づいて、ブランキング期間で必要な走査角の変動が所定の閾値を超える場合には、垂直走査方向を逆に変更し、これに合わせて、映像処理部9は、画面を下部側から上部側へ描画するように映像データの転送順を変えるようにしてもよい。
すなわち、垂直走査方向の終端側を拡大する場合には比較的大きな拡大(thres1)まで指示に従い、垂直走査方向の終端側を縮小する場合には比較的小さな縮小(thres2)で垂直走査方向を変更する。
3、4:ダイクロイックミラー、 5:レンズ、
6:MEMS走査ミラー、 7:走査ミラードライバ、
8:走査ミラー制御部、 9:映像処理部、
10:レーザ制御部、 11:レーザドライバ、
12:光検出器、 13:走査制御部、
14:ユーザ入力、 X:水平走査方向、
Y:垂直走査方向、 A:投影面、
Claims (6)
- レーザ光を走査ミラーの揺動により垂直走査及び水平走査して画像を投影する画像表示装置において、
投影画像の上側と下側との長さが相違する歪みに対して、当該短くなる側の走査ミラーの水平走査振れ幅を当該長くなる側に比べて相対的に大きくする走査制御部を備えたことを特徴とする画像表示装置。 - 請求項1に記載の画像表示装置において、
前記走査制御部は、画像の上側から下側への垂直走査と、画像の下側から上側への垂直走査とに切り替えて、前記走査ミラーを動作させることを特徴とする画像表示装置。 - 請求項2に記載の画像表示装置において、
前記走査制御部は、前記走査ミラーの水平走査振れ幅が相対的に小さくなる側から大きくなる側へ、当該走査ミラーを垂直走査させることを特徴とする画像表示装置。 - 請求項2又は3に記載の画像表示装置において、
前記投影画像の映像データの転送順を前記垂直走査方向に応じて変更する映像処理部を備えたことを特徴とする画像表示装置。 - 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の画像表示装置において、
前記走査ミラーはMEMS走査ミラーであることを特徴とする画像表示装置。 - 垂直走査及び水平走査により画像を表示する走査装置において、
画像の上側と下側との長さが相違する歪みに対して、当該短くなる側の水平走査ラインの幅を当該長くなる側に比べて相対的に長くする走査制御部を備えたことを特徴とする画像走査装置。
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